水热腐蚀老化对热障涂层的摩擦磨损性能的影响

海洋环境下,热障涂层因水蒸气的作用发生水热腐蚀老化,同时还承受高温气流冲蚀带来的摩擦磨损破坏。本文采用大气等离子喷涂技术在单晶合金N5上制备了带有NiCrAlY粘结层和8YSZ面层的热障涂层,并使用MFT-5000摩擦磨损试验机测试了热障涂层在水热腐蚀老化后的摩擦磨损行为,同时通过XRD与SEM对涂层腐蚀后的物相构成与磨损形貌进行了分析。结果表明,水热腐蚀老化会使YSZ陶瓷发生四方相至单斜相的相变,且单斜相主要在ZrO₂晶界处萌生,引起晶粒间结合强度降低,导致涂层耐磨性能降低。在高温氧化环境及高温氧化-低温水热老化交变环境下,涂层的磨损机制为脆性断裂引起的片层剥离,同时还伴有磨粒磨损和黏着磨损;而在低温水热环境下涂层的磨损机制为微断裂引起的晶粒剥离。